12 cara mengkaji p&id

7/16/2019 12 Cara Mengkaji P&ID

http://slidepdf.com/reader/full/12-cara-mengkaji-pid 1/42

CARA MENGKAJI PIPING & INSTRUMENTATION

DIAGRAM

Oleh: Cahyo Hardo Priyoasmoro

Moderator Milis Migas IndonesiaBidang Keahlian Process Engineering



PENDAHULUAN

Menurut hemat saya, selama bekerja di operasi produksi pabrik minyak dan gas bumi industri

hulu, terlihat bahwa kekurangsempurnaan seseorang dalam mengartikan gambar P&ID terletak

pada pengetahuan yang kurang terhadap unit operasi, keterkaitan antar unit operasi, plant safety,

serta perhatian detil pada catatan-catatan kaki di P&ID itu sendiri. Tidak dimengertinya atautidak dibacanya Process Flow Diagram atau PFD juga merupakan faktor penyumbang yang

cukup significant.

Tulisan ini diperuntukkan bagi mereka yang bekerja di front line operation, para operator, para

process engineer, operation engineer, dan mereka yang berminat terhadap surface facility

operation. Diusahakan dalam tulisan ini, seminimal mungkin menghilangkan hal-hal yang terlaluteknik karena konsumen utamanya adalah para operator dan pekerja lapangan.

Di dalam tulisan ini, ada beberapa tebakan yang memancing para pembaca untuk berpikir.Diusahakan tebakannya adalah hal-hal praktis yang akan ditemui di lapangan. Jawaban tebakan

ini ada di halaman akhir tulisan.

Beberapa bagian dari tulisan ini pernah dipublikasikan di Milis Migas Indonesia, ataupun milis

Teknik Kimia ITB, hanya saja sedikit diubah guna mendukung tema dari tulisan ini.

Semoga berguna dan tiada maksud untuk menggurui.

Salam,

Cahyo Hardo



DAFTAR ISI

Prinsip Kerja Beberapa Alat Proses

Separator

Prinsip Control SederhanaElemen Pengendali Akhir

Steap A head: Pengenalan kurva Karakteristik Sumur

Pompa SentrifugalPrinsip kerja pompa sentrifugal

Karakteristik kurva pompa sentrifugal

Operasi seri-paralelMinimum re-circulation

Prinsip Pengendalian di pompa sentrifugal

Lead and lag principle

Kompresor Sentrifugal

Karakteristik kurvaSurgeStonewall

Prinsip control kompresor sentrifugal capacity vs surge control

Safety yang tergambarkan di P&ID

Kekuatan material yang tertampilkan di P&ID

MAWP vessel, pipa, serta komponen-komponen di perpipaanKelas-kelas kekuatan pipa (ANSI rating, API rating)

Specification Break

Pengenalan Pressure Safety Valve: konsep perancangannya

Shutdown System instrumented-basedOverpressure protection : separator, pompa, kompresor

Overpressure protection : by-pass control valve, reducing flow (menggunakan RO,

limited pipe diameter), fail-safe condition (control valve fail open, fail close, fail at lastposition), lock open dan lock close

Sistem pembuangan fluida (Flare system, burn pit)

Membaca P&ID

Pengenalan Legenda

Pengenalan valveTanda-tanda khusus

Tipe pengendalian (selector, cascade, on-off)Memperhatikan catatan kaki



Cara Mengkaji P&ID dengan benar

Apa P&ID itu ?, adalah Piping and Instrumentation Diagram

Syarat untuk dapat mengkajinya:

1. Adanya PFD (Process Flow Diagram)2. Mengerti dasar-dasar/prinsip kerja unit operasi serta kelakuan masukan dan keluarannya

serta keterkaitan antar unit operasi

3. Mengerti dasar-dasar process control atau pengendalian proses4. Mengerti tentang process safety

Sesungguhnya, P&ID hanyalah rangkuman operating manual suatu pabrik, sehingga, bagaimanapabrik itu dioperasikan, dapat terlihat dengan jelas. Terkadang, jika lebih jeli, maka konsep

safety dari suatu pabrik dapat pula dilacak. Semuanya sangat tergantung, sampai sejauh mana

kita gali. Adalah hal yang penting bagi para pembaca P&ID untuk mengerti unit operasi yang

menjadi subyek di dalam P&ID.



Bab 4 Safety yang tergambarkan di P&ID

Kekuatan material yang tertampilkan di P&ID

MAWP vessel, pipa, serta komponen-komponen di perpipaan

Kelas-kelas kekuatan pipa (ANSI rating, API rating)

Specification Break

Bejana Tekan

Topik bahasan ini sengaja disatukan karena memang susah untuk dipisahkan. Di dalam P&ID

kita akan melihat suatu unit operasi yang didaulat mempunyai suatu harga MAWP tertentu.

Perpipaan, termasuk fittingnya pun demikian.

Lalu, bagaimana menentukan apakah suatu sistem yang mempunyai beragam MAWP tersebut

dapat dioperasikan secara aman ?.

MAWP bejana tekan (pressure vessel) dan unit operasi lainnya dirancang sedemikian rupa

sehingga dapat dioperasikan dengan aman. Karena alatnya yang unik keberlakuannya,maksudnya belum tentu cocok untuk suatu sistem proses yang lain, maka perhitungan MAWPuntuk alat-alat tersebut pun bersifat kasus-per-kasus.

Tekanan desain suatu bejana tekan adalah nama lain dari MAWP-nya. MAWP ini, dalam banyak kasus menentukan nilai setting pressure dari PSV. Tekanan operasi bejana tekan pada kondisi

operasi normal disebut sebagai tekanan operasi, dengan nilainya harus lebih rendah dari MAWP.

Tekanan operasi ditentukan oleh kondisi proses.

Tabel di bawah ini menjelaskan nilai tekanan operasi relatif terhadap MAWP bejana tekan. Jika

tekanan operasi terlalu dekat dengan setting dari PSV, perubahan mendadak terhadap tekanan

operasi dapat menyebabkan PSV aktif secara prematur.

Pertanyaan 4.1

Yang manakah yang lebih sensitif terhadap perubahan tekanan operasi yang mendadak, operasi

yang melibatkan gas atau cairan ?. Dan kenapa ?.

Tabel 4.1 Setting Maximum Allowable Working Pressures

Tekanan Operasi Beda minimum antara tekanan operasi dan

MAWP

Kurang dari 50 psig 10 psi

51 s/d 250 psig 25 psi

251 s/d 500 psig 10% dari tekanan operasi maksimum

501 s/d 1000 psig 50 psi

Sama atau lebih tinggi dari 1001 psig 5% dari tekanan operasi maksimum

Bejana-bejana yang dilengkapi dengan pressure switch shutdown harus ditambahkan 5% atau 5psi dari nilai beda minimum antara tekanan operasi dan MAWP, mana yang lebih besar



Jika bejana tekan dilengkapi dengan pressure switch shutdown, maka kolom kanan pada tabel di

atas adalah setting dari pressure shutdownnya.

Contoh 4.1.

Separator yang beroperasi pada tekanan 200 psig, maka:

Setting PSHH-nya dalah 200+25 = 225 psig.Setting dari PSV-nya adalah angka yang lebih besar dari:

225 x 1.05 vs 225 + 5 , yaitu 236 psig.

Pertanyaannya adalah, apakah kita akan merancang separator tersebut pada MAWP 236 psig ?.

Sebaiknya tidak, mengingat kita harus menyediakan allowance untuk kenaikan tekanan operasi dimasa depan. Untuk kasus ini, sebaiknya dirancang separator yang mempunyai MAWP setara

dengan ANSI 150 pada temperatur 100 0F, yaitu 285 psig.

Ketika mendesain ketebalan plate untuk shell dan headnya, maka yang akan dipilih adalahketebalan plate berdasarkan standard, yang tentunya harus diatas ketebalan perhitungan desain.

Artinya, bejana itu sendiri mempunyai MAWP yang lebih tinggi dari yang dibutuhkan, pada saat

itu. Katanya, mengingat hal ini, maka banyak owner menuliskan dalam bid document tentangMAWP suatu bejana proses berdasarkan tekanan normal operasi, serta meminta vendor untuk

menyertakan informasi nilai maksimum MAWP untuk bejana proses tersebut yang dapat di test

dan disetujui.

Berikut adalah contoh-contohnya.



Pertimbangan biaya tentunya merupakan suatu faktor yang harus dicermati. Hanya saja, katanya,

untuk separator tekanan rendah, mendesain suatu bejana tekan yang tekanan desainnya

disamakan dengan MAWP setara ANSI 150, biaya yang dikeluarkan tidaklah terlalu significant.

Perhatikan kembali tabel 4.1 dan contoh 4.1. Pertanyaannya, apakah tabel dan contoh tersebut

berlaku untuk semua kasus, atau hanya melihat per-unit operasi ?. Jawabannya akandisampaikan pada sub bab mengenai Shutdown System instrumented-based ditambah dengan

pemahaman kita mengenai minimum safety protection device required, seperti yang disarankan

oleh API RP-14C.

Sistem Perpipaan

MAWP di sistem perpipaan ditentukan oleh bagian yang terlemah dari pipa, yaitu

sambungannya. Secara umum, MAWP sambungan flange menentukan secara keseluruhan

MAWP sistem perpipaan. Misalnya, suatu pipa bisa saja MAWP-nya digolongkan ke dalamANSI 300 ataupun ANSI 150, tetapi, flange-nya tidak. Bisa saja suatu pipa bermaterial identik,

berdiameter sama, ber-MAWP sama, akan tetapi karena masing-masing flange-nya, misalnya

adalah bergolongan ANSI 150 dan 300, maka MAWP-nya juga beda. ANSI adalah singkatandari American National Standard Institute, suatu lembaga dari Amerika Serikat yang

mengeluarkan berbagai standard.

Masing-masing flange yang berbeda ANSI, juga berbeda dalam hal perancangannya. Jarak antar

lubang untuk baut pun berbeda. Tipe gasket-nya pun berbeda pula. Ada yang cukup dengan jenis

RF atau raised face (memang mukanya flange-nya monyong) dan ada pula jenis gasket yang

mendesak ke dalam seperti RTJ atau Ring Type Joint.

Akan tetapi, ada juga yang mirip-mirip, sehingga sepintas mata tidak ada perbedaannya, kecuali

jika kita rajin mau melihat cetakan angka ANSI di sekitar leher flange-nya. Hal-hal yang serupa,terkadang memang harus diwaspadai. Sebab kalau tidak awas, safety adalah taruhannya 1).

Misalnya, jika yang dibutuhkan adalah material dengan kekuatan minimum setara ANSI 300,

apakah flange-nya bisa ditukar dengan ANSI 150 dengan alasan dari bentuk visualnya saja mirip.Tentu tidak, tetapi namanya orang kalau sudah dalam keadaan terjepit atau lupa, hal ini bisa saja

terjadi. Ini, saya kira adalah salah satu pemicu kenapa pipa yang hendak dipasang di pabrik harus

melalui serangkaian uji ketahanan, misalnya saja dengan menaikkannya ke tekanan sebesar satusetengah kali dari MAWP pipa ketika di hydrotest. Satu setengah kali MAWP sebagai patokan

untuk hydrotest hanya berlaku untuk perpipaan yang ada di plant saja, menurut ASME B.31.3.

Untuk perpipaan gas di pipeline, ukuran hydrotest akan berbeda, tergantung kelas atau daerah

kepadatan di sekitar pipa tersebut ditambah dengan tekanan operasi maksimum yang diijinkan.

Kalau sistem perpipaan tersebut dihubungkan dengan bejana tekan/proses, bagaimana

menentukan MAWP sistem secara keseluruhan ?. Dalam kaitannya dengan safety di P&ID,menurut kaidah umumnya, maka harga MAWP suatu sistem ditentukan oleh MAWP yang

terlemah dari sistem tersebut. Katakan suatu sistem yang dibuat melulu dari bahan logam besi

karbon, terdiri dari separator yang beroperasi pada tekanan 60 psig. Maka ditentukan MAWP-nya, misalnya 100 psig. MAWP pipa-nya misalnya sekian psig, dan flange-nya adalah ANSI 150.

ANSI 150 untuk flange berbahan besi karbon golongan material kelas 1.1 pada temperatur antara

–20 s/d 100 F adalah 285 psig. Sehingga, dapat dikatakan, MAWP sistem tersebut secara



keseluruhan adalah 100 psig. Hal ini tidak valid jika anda ingin menaikkan desain MAWP

separator tersebut setara dengan ANSI 150 dengan alasan penambahan biayanya tidaklah

significant.

Kenapa harus memilih pipa yang ber-MAWP lebih tinggi dari 100 psig ?. Sebenarnya, bisa saja

kita memesan pipa yang berkekuatan demikian. Permasalahannya adalah, material perpipaan

sudah dibuat sedemikian rupa agar dapat dipertukarkan serta sudah menjadi standard. Agarmudah intinya. Jika kita tetap kukuh untuk memesan pipa tersebut, bisa saja delivery time-nya

lama, atau bahkan tidak bisa dibuat atau mungkin tidak ada yang mau membuat. Bikin susah saja,

katanya….

Lalu, apakah material yang terlemah dari suatu sistem pasti selalu bukan pipa atau flange-nya,

tetapi bejana tekan/proses atau unit operasi lainnya ?. Yach jawabannya belum tentu juga.

Perhatikan gambar 4.3 berikut untuk penjelasannya.

Gambar 4.3. P&ID Sederhana Kompresor Sentrifugal

TO DEHYDRATIONSYSTEM

ANTISURGEVALVE

COMPRESSOR

MAXIMUMDISCHARGE

PRESS = 1100PSIG

GASTURBINE

PSV-2

ANSI 300 ANSI 600

MAWP 2000PSIG

COOLER

MAWP 1100

PSIG

PSV-3SET @

1000 PSIG

MAWP 2000PSIG

ANSI 600

TOFLARE

BDV

Dari gambar di atas terlihat bahwa yang menentukan MAWP terlemah adalah MAWP dariaftercooler dan bukan sistem perpipaan.



Contoh lain

Gambar 4.4 Gambar P&ID sederhana untuk Production Separator Re-used

TO LP COMP.

LP SEP.ex-HP SEP

MAWP 700 psig

SET @

50 PSIG

SET @100 PSIG

SET @80 PSIG

TO FLARE

TO FLARE

SET @120 PSIG

PSHH

ANSI 150

ANSI 150

ANSI

150

Dari gambar di atas terlihat bahwa yang menentukan MAWP terlemah adalah MAWP dari sistem

perpipaan dan bukan separatornya.

Tulisan ini tidaklah dimaksudkan untuk membahas lebih lanjut bagaimana suatu desain pipa,

bagaimana menentukan diameter ekonomis, bagaimana pemilihan schedule number, bagaimana

jenis-jenis sambungan, jenis-jenis flange dan lainnya, tetapi lebih dimaksudkan untuk melihatsecara “garis besar” apa-apa yang harus dicermati untuk menentukan MAWP suatu sistem atau

unit operasi yang tergambar di P&ID.

Karena saya percaya bahwa tulisan tentang perpipaan, desainnya, dinamikanya, tata peletakannyaserta hal-hal unik yang berkaitan dengannya membutuhkan disiplin ilmu tersendiri, maka

bahasan selanjutnya bertumpu pada MAWP dari flange, yang merupakan salah satu bagian

terlemah dari sistem perpipaan.



Kelas-Kelas Pressure Rating

Ketika merancang suatu sistem perpipaan, salah satu yang dicermati adalah komponen lain yangbiasanya melekat dengan perpipaan tersebut, seperti flange, fitting, dan valves. Komponen-

komponen perpipaan tersebut, seperti juga pipanya, harus sanggup menahan tekanan yang ada di

dalam pipa. Namun, karena bentuk geometrinya tidak “sederhana” seperti pipa, maka dibutuhkankajian lebih dalam menentukan batas ketahanannya terhadap tekanan.

Salah satu analisa yang umum dilakukan terhadap bentuk geometri yang tidak sederhanatersebut, adalah dengan melakukan finite element analysis, untuk menentukan ketahanannya

terhadap suatu besaran tekanan tertentu. Hal ini, tentu saja tidak praktis mengingat begitu

banyaknya komponen perpipaan, sehingga dunia industri membuat suatu standard terhadapkomponen-komponen perpipaan tersebut.

Tujuan dari pembuatan standard adalah memberikan petunjuk keluwesan untuk saling

dipertukarkannya antar komponen pipa tersebut, menentukan dimensi standard, menentukanspesifikasi allowable service rating untuk rentang nilai tekanan dan temperatur, menentukan jenis

dan sifat bahan pembuatnya, serta menentukan cara pembuatannya dan quality control-nya.

ANSI B.16.5 serta API 6A adalah acuan yang umum digunakan dunia industri. Dengan

mengikuti standard seperti ANSI atau API tersebut, maka para perancang sistem perpipaan

diberikan petunjuk yang standard sehingga komponen perpipaan yang dibuat suatu pabrik, jikadipilih dengan benar, dapat menahan tekanan maksimum yang mungkin terjadi, serta dapat

dipertukarkan.

Tabel di bawah ini memberikan gambaran dari ketahanan flange yang terbuat dari besi karbon jenis 1.1 terhadap maximum non-shock working pressure. Material jenis 1.1 banyak digunakan di

sistem perpipaan fasilitas produksi migas.

Tabel 4.1 ANSI Flange Rating untuk Material jenis 1.1

MAXIMUM ALLOWABLE NON-SHOCK WORKING PRESSURE

MATERIAL GROUP 1.1

MAWPTemp,0F

150 300 400 600 900 1500 2500

-20 to 100 285 740 990 1480 2220 3705 6170

200 260 675 900 1350 2025 3375 5625

300 230 655 875 1315 1970 3280 5470

400 635 745 1270 1900 3170 5280

500 600 800 1200 2995 4990

600 550 730 1095 4560

650 535 715 1075

700 710 1065

750 1010

800 825



API 6A men-spesifikasi tujuh kelas sistem perpipaan, yaitu 2000, 3000, 5000, 10000, 15000,

20000, dan 30000. Dasar dari maximum non-shock working pressure kelas-kelas tersebut adalah

pada temperatur 1000F.

API 6A membutuhkan control, pengujian dan metoda pembuatan yang lebih ketat daripada ANSI

B. 16.5. Sebagai implikasinya, meskipun kelas flange API 2000, 3000, dan 5000 mempunyai

dimensi yang sama dan dapat dipertukarkan dengan ANSI kelas 600, 900, dan 1500, padahakekatnya flange API mempunyai kelas pressure rating yang lebih tinggi. Sehingga, jika ada

flange kelas API disambungkan dengan kelas ANSI, maka penentuan flange ratingnya adalah

mengikuti kelas ANSI.

Tabel berikut memberikan penjelasan tentang kelas rating dari API.

Tabel 4.2 API Flange ratings

API TEMPERATURE RATINGS

Operating Range,oFTemperature

Classification Minimum Maximum

K -75 180

L -60 180

M -40 180

P -20 180

S 0 180

T dst dst

U dst dst

X dst dst

Y dst dst

PRESSURE – TEMPERATURE RATINGS

Temperature ,0F

0 – 250 300 350 400 450 500 550 600 650

2000 1995 1905 1860 1810 1735 1635 1540 1430

3000 2930 2860 2785 2715 2505MAWP

5000 4880 4765 4645

Keterangan: dst = dan seterusnya.



Tabel 4.3 Perbandingan flange API dan ANSI

API Flange ANSI Flange

Dibutuhkan untuk penggunaan pada operasi

tekanan tinggi

Lebih cepat tersedia dan lebih murah

Digunakan di kepala sumur (wellhead) danflowline di sekitar wellhead

Terkadang digunakan untuk manifold

Terkadang digunakan untuk manifold Secara umum, banyak digunakan di fasilitas

produksi

Tabel 4.4 Contoh dari Material (Spec-Grade)

Material Group Materials (Spec-Grade), example

1.1 A105, A181-II, A-216-WCB, A515-70, A-516-70, A-350-LF2

1.2 A216-WCC, A-350-LF3, A203-B

2.2 A-240-317, A-351-CF8M, A182-F316

3.1 B 462, B463

dst dst



Tabel 4.5. Contoh Pressure-Temperature rating untuk berbagai material untuk kelas ANSI 300

CLASS 300 PRESSURE-TEMPERATURE RATINGSPressures are in psigMat’l Group 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.7 1.9 1.10 1.13 1.14 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

Materials

Temp,0F

Carbon Steel

CX%Mo

X%Cr,X%Mo,Ni-Cr-Mo

dst dst dst dst Type304 Type316 Type304L,316L

Type321 dst dst

-20 – 100 740 750 695 620 695 750 dst dst dst 720 720 600 720 dst d

200 675 750 655 560 680 750 dst dst dst 600 620 505 610 dst d

300 655 730 640 550 655 730 dst dst dst 530 560 455 545 dst d

400 635 705 620 530 640 705 dst dst dst 470 515 415 495 dst d

500 600 665 585 500 620 665 dst dst 435 480 380 460 dst d

600 550 605 535 dst dst 415 450 360 435 dst d

650 535 590 dst dst dst 410 445 350 430 dst d

700 535 570 dst dst dst 405 430 345 420 dst d

750 505 505 dst dst dst 400 425 335 415 dst ddst dst dst dst dst dst dst dst dst dst dst dst dst Dst dst dst dst

Keterangan: dst = dan seterusnya.



Dari tabel-tabel tersebut, dapat disimpulkan bahwa kekuatan material akan turun seiring kenaikan

temperatur operasi. Untuk material besi baja (grup 2), kenaikan temperatur akan menyebabkan

penurunan yang cukup tajam terhadap kekuatan materialnya, dibandingkan dengan material besikarbon (grup 1).

Gambar 4.5 Contoh kecenderungan penurunan kekuatan material dengan kenaikan temperatur

untuk beberapa material

Pressure-Temperature Rating for Several Materials

ANSI 300 Class

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Temperature, F

P r e s s u r e , p s i g Carbon Steel 1.1

Carbon Steel 1.2

304 SS 2.1

316 SS 2.2

304L & 316L SS 2.3

Jika dianalogikan desain suatu separator, maka MAWP separator tersebut juga akan turun jikatemperatur operasi meningkat. Bayangkan jika kenaikan temperatur disebabkan oleh faktor luar,

seperti kebakaran. Untuk itulah, banyak sekali terpasang sistem pembuangan gas ke flare atau

yang dikenal sebagai blowdown system, guna mengurangi secara significant tekanan gas yang

meningkat karena panas dari api. Tambahan cara untuk “menahan” keruntuhan mechanicalintegrity dari separator tersebut, misalnya dengan tetap menjaga cairan tetap ada di separator

supaya kenaikan temperatur di dalam separator tersebut jadi lambat. Diharapkan, sebelum semua

cairan menjadi uap, temperatur di dalam separator tidak akan lebih dari titik didih cairan yangdikandungnya. Selama cairan masih dalam fasa cair, maka energi panas dari api dibutuhkan

untuk memasok panas perubahan wujud atau panas latent.

Hal tersebut pun dengan asumsi bahwa penyebaran panas di sekitar badan separator tersebut

adalah homogen. Suatu asumsi yang layak untuk diperdebatkan, dan itu sebabnya pula, ada

beberapa pihak, yang menyangsikan kehandalan dari PSV jenis fire. 2)



Spesifikasi dari Komponen Perpipaan (Pipa, Valve, dan Fitting)

Tujuan dari spesifikasi komponen perpipaan adalah untuk menentukan, untuk suatu beban kerjatertentu, kode industri dari lembaga yang berwenang, kebutuhan-kebutuhan bahan-bahan untuk

pipa, flange, fitting, bolt, nut, dan gasket, bahan dan konstruksi untuk setiap valve yang

digunakan di perpipaan, sertifikat pengelasan, persyaratan inspeksi, serta rincian desain.

Untuk setiap kelas pipa dan penggunaannya, tersedia daftar yang menjelaskan secara rinci hal-hal

yang diperlukan, misalnya bahan dari pipa, end connection, valve-valve yang dapat digunakan,

fitting, dan sebagainya.

Informasi detil mengenai hal ini, biasanya dapat dilihat di dokumen spesifikasi perpipaan. Untuk

setiap operator, bentuknya bisa berbeda-beda. Contoh berikut adalah piping specification kelasANSI 150 yang digunakan oleh sebuah perusahaan migas.



PIPING CLASS DATA SHEET

Piping Material Clas s A22 Rev. 0

Project No: 789Client: PSC PIPING MATERIAL SPECIFICATION NO: 123456789

Project Title: LP Booster Compresor

Nominal Diameter, inches ½ ¾ 1 1½ 2 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20

ASME Schedule 160 160 160 160 80 40 40 40 20 20 20 20 20 20 STDItem Elements Wall Thickness inch. 0.187 0.218 0.250 0.281 0.218 0.216 0.237 0.280 0.250 0.250 0.250 0.312 0.312 0.312 0.375

Pipe Seamless PE ASME B36.10 ASTM A106 Gr. B

Pipe Seamless BE ASME B36.10

Elbow LR 90 Deg. BW ASME B16.9 ASTM A 234 Gr. WPB

Elbow LR 45 Deg. BW ASME B16.9 ASTM A 234 Gr. WPB

Elbow SR 90 Deg. BW ASME B16.9 ASTM A 234 Gr. WPB

Elbow 90 Deg. SW 3000# ASME B16.11 ASTM A105

Elbow 45 Deg. SW 3000# ASME B16.11 ASTM A105

Pulled bends, produce from pipe ASME B36.10 ASTM A106 Gr. B Max. Bend Radius = 3D

Equal Tee BW ASME B16.9 ASTM A 234 Gr. WPB

Reducing Tee BW ASME B16.9 ASTM A 234 Gr. WPB

Equal Tee SW 3000# ASME B16.11 ASTM A105

Reducing Tee SW 3000# ASME B16.11 ASTM A105

Equal Lateral Tee BW ASME B16.9 ASTM A 234 Gr. WPB

Reducing Lateral Tee BW ASME B16.9 ASTM A 234 Gr. WPB

End Cap BW ASME B16.9 ASTM A 234 Gr. WPB

End Cap Scr'd3000# ASME B16.11 ASTM A105

Eccentric Reducer BW ASME B16.9 ASTM A 234 Gr. WPB

Concentric Reducer BW ASME B16.9 ASTM A 234 Gr. WPB

Concentric Sw age BLE/PSE 3000# BS3799

Concentric Sw age PBE 3000# BS3799 ASTM A105

Coupling - Full SW 3000# ASME B16.11 ASTM A105

Coupling - Reducing SW 3000# ASME B16.11 ASTM A105

Union - Cone Seat SW 3000# ASME B16.11 ASTM A105

Plug - Hexagon Head NPT 3000# ASME B16.11 ASTM A105

Rev Date Description By Chk. App. Maximum Allowable Design Pressure At Temper ature Material :

C 29/03/00 Approved for Design HPR DSA TRC Deg.F -20 100 120 200 300 400 Rating :

B 29/12/99 Issued for Approval HPR TRC SB Psig 285 285 280 260 230 200 Corrosion A

0 20/10/00 HPR DSA SRR Design CodApproved for Construction

ASTM A106 Gr. B

ASTM A105

PT ABC



Item Elements Nominal Diameter, inches ½ ¾ 1 1½ 2 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Nipple, 100mm long PBE As Pipe ASME B36.10 ASTM A106 Gr. B

Weldolet BW

Sockolet SW 3000# ASTM A105

Threadolet NPT 3000# ASTM A105

Elbolet SW 3000# ASTM A105

Flange - Weld Neck BW 150# R.F. A SME B16.5 A STM A 105 Bore to match pipe

Flange - Socket Weld SW 150# R.F. ASME B16.5

Flange - Slip On SO 150# R.F. ASME B16.5 ASTM A105

Flange - Weld Neck BW 300# R.F. ASME B16.5 ASTM A 105 Bore to match pipe

Flange - Slip On SO 300# R.F. ASME B16.5 ASTM A105

Flange - Screw ed 1/2" NPT 150# R.F. ASME B16.5 ASTM A105

Flange - Scrd-Red. x 1/2" NPT 150# R.F. ASME B16.5 ASTM A105

Flange - Orif ice. W.N. BW 300# R.F. ASME B16.5 ASTM A 105 Bore to match pipe

Flange - Blind 150# R.F. ASME B16.5 ASTM A105

Spectacle Blind 150# R.F. ASTM A516 Gr. 60Spectacle Blind 300# R.F. ASTM A516 Gr. 60

Spade 150# R.F. ASTM A516 Gr

Spade 300# R.F. ASTM A516 Gr

Spacer Ring 150# R.F. ASTM A516 Gr

Spacer Ring 300# R.F. ASTM A516 Gr

Drip Ring 150# R.F.

Drip Ring 300# R.F.

Nippoflange 150mm long 150# R.F. ASME B16.5

Nippoflange 150mm long 300# R.F. ASME B16.5

Gasket 150# R.F. API 601

Gasket 300# R.F. API 601

Studbolts ASTM A193 Gr. B7 Fluorocarbon coated

Nuts - Hexagon Head / Washer 2 per studbolt ASTM A194 Gr. 2H Fluorocarbon coated

ASTM A105

ASTM A 105

Spiral w ound 316 SS, 4.4 mm thk. 316 SS outer and inner rings, 3.2 mm thk. Graphite filler

Spiral w ound 316 SS, 4.4 mm thk. 316 SS outer and inner rings, 3.2 mm thk. Graphite filler

ASTM A516 Gr. 60

ASTM A516 Gr. 60

ASTM A105

ASTM A105



Material : Carbon Steel PIPING

Flange Rating : 150# Corrosion Allowance : 0.125 inch Project No:

Item Elements Nominal Diameter, inches ½ ¾ 1 1½ 2 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20

MISCELLANEOUS AND OTHER ITEMS

Ball Full Bore. Floating, 150# R.F. Flanged

Valves Reduced Bore. Floating, 150# R.F. Flanged

Full Bore. Trunnion, 150# R.F. Flanged

Reduced Bore. Trunnion, 150# R.F. Flanged

Reduced Bore. 800# Socket Weld

Reduced Bore. 800# Socket Weld x Scr'd

Check Wafer 150# R.F.

Valves Piston Horiz'l. 800# Socket Weld

Ball Vert'l. 800# Socket Weld

Gate Flex. Wedge 150# R.F. Flanged

Valves Solid Wedge 800# Socket Weld

Solid Wedge 800# Socket Weld x Scr'd

Globe Ball / Plug 150# R.F. Flanged

Valves Plug 800# Socket Weld

Plug 800# Socket Weld x Scr'd

Butterf ly Wafer Type 150# R.F.

Valves Flanged Type 150# R.F.

Needle Loose Needle Type, 6000# Scr'd

Valves

Monoflange Sgl. Block & Bleed, 150# R.F. Flg. x Scr'd.

Valve Dbl. Block & Bleed, 150# R.F. Flg. X Scr'd.

VT-602

VF-102

VF-101

VN-601

VG-601

VG-602

VT-101

VC-101

VC-602

VC-601

VT-601

SEE NOTE 10

SEE NOTE 10

VB-601

VB-602

VM-101

VM-102

VG-101

VB-102

VB-103

VB-104

VB-101

PT ABC



Kesimpulan apa yang didapat setelah melihat contoh di atas ?.

Saya melihat bahwa untuk dimensi dari komponen-komponen pipa, seperti plug, valve, ataupunpipanya sendiri, secara umum untuk ukuran yang lebih kecil dari 2 inch, maka MAWP-nya lebih

besar dari pressure rating untuk service tersebut. Secara umum, pressure rating flange, ring dan

gasket adalah identik dengan pressure rating untuk service-nya.

Untuk ukuran dimensi yang kecil, nilai pressure ratingnya dipilih yang lebih besar. Untuk pipa

yang kecil ukurannya, schedule number-nya menjadi lebih besar. Pada ukuran pipa dan

komponen-komponen sistem perpipaan yang lebih kecil, mechanical integrity jauh lebih pentingdaripada kebutuhan untuk dapat menahan tekanan maksimum operasi. Dan inilah sebabnya

mengapa didesain sedemikian rupa.

Specification Break

Setelah kita tahu sedikit pengetahuan tentang kekuatan material berikut standard-nya, maka

sekarang perhatikan gambar berikut ini.



Gambar 4.6 Perubahan Flange dan Valve Pressure Rating

HP

SEPARATOR

TO FLARE

LCMP

SEPARATOR LC

OUTLETGAS

OUTLETGAS

2500 PSIG

(WELLHEAD PRESS)

API 3000 PSI

SYSTEM DESIGNPRESSURE

APPLICABLE

FLANGE & VALVE

DESIGN RATING

1400 PSIG

API 2000 OR ANSI 600

450 PSIG

ANSI 300

LO

LOWELLHEAD

TOFLARE

LO

LO

TO

FLARELO

LO

Catatan:Temperatur desain sistem adalah 150 F

Shutdown system tidak digambarkanFlowline & manifold tidak digambar, dianggap desainrating-nya mengikuti wellheadMAWP masing-masing sistem berdasarkankomponen atau alat yang terlemahSetting PSV maksimum adalah MAWPPSV desainnya diasumsikan block discharge



Dengan memperhatikan catatan kaki dari gambar tersebut, maka secara konseptual, ditampilkan

perubahan pressure rating mulai dari hulu, yaitu kepala sumur sampai dengan hilirnya, yaitu

separator tekanan rendah.

Apa tujuannya specification break tersebut. Tidak lain adalah untuk penghematan. Bayangkan

jika semua material, jika mengacu pada gambar tersebut, harus dibuat sesuai pressure rating

kepala sumur. Berapa banyak biaya yang harus dikeluarkan…..??

Perhatikan gambar P&ID 4.7 dan 4.8 berikut ini. PSV di tiap separator di desain atas dasar

kriteria block discharge. PSV spare-nya tersedia tetapi tidak digambarkan untuk penyederhanaan.Temperatur operasi maksimum diasumsikan 150 0F.



Gambar 4.7 Specification Break di P&ID Manifold dan Separator



Gambar 4.8 Specification Break di P&ID Manifold dan Separator – Penambahan Valve di upstream LP Sep



Jika gambar 4.7 dan 4.8 dicermati, maka hanya dengan menambah Valve A di upstream LP

Separator, maka banyak sekali flange dan pipe rating yang berubah mengikutinya.

Cara Mendesain Specification Break

Agar dapat mengerti mengapa terjadi perubahan di gambar 4.8 tersebut, maka perlu bagi kitauntuk mengetahui bagaimana mendesain suatu specification break. Dalam merancang

specification break ini, diasumsikan:

1. Check valve passing atau fail open/close sehingga memungkinkan terjadinya/terputusnya

aliran fluida dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.

2. Control valve, termasuk self-containt regulator, dapat terbuka atau tertutup, yang

memungkinkan suatu bagian dalam pipa berisi fluida bertekanan maksimum.

3. Block valve dapat terbuka atau tertutup, yang memungkinkan terjadinya tekanan

tertinggi. Lock Open dan Lock Close valve akan tetap menjaga posisi valve demikian,

jika kuncinya dijaga dengan prosedur yang ketat dan benar. Process Hazard Analysis

harus dilakukan untuk menentukan apakah proteksi jenis ini dapat diterima. Untuk aplikasi valve yang menggunakan lock close, disarankan untuk tidak digunakan karena

resiko valve passing adalah umum ditemui di production facility.

4. Pressure Safety High (PSH) dianggap tidak memberikan perlindungan yang cukup,

kecuali dengan menggunakan metode HIPPS. Meskipun demikian, pemilihan metode ini

haruslah melalui kajian yang mendalam, termasuk melihat kemungkinan menggunakanmetode proteksi yang lain.

5. Pressure Safety Valve dan Rupture disk selalu bekerja. Desain PSV atau RD tersebutadalah block discharge.

Pemeriksaaan Specification Break

Untuk memeriksa suatu specification break, maka dapat dilakukan penelusuran sistem perpipaan

dan unit operasi terkait. Jangan lupa juga untuk menggunakan tabel pressure-temperature ratingdari material yang digunakan, seperti yang sudah dicontohkan di tabel-tabel 4.

Untuk desain PSV yang dipasang guna melindungi bagian upstream-nya, maka penelusurandimulai dari PSV menuju upstream termasuk percabangannya, sampai bertemu dengan valve atau

control valve pertama. Diasumsikan valve atau control valve tersebut tertutup. Kemudian mulai

dari valve tersebut, ditelusuri lagi sampai menemukan PSV yang lain atau sumber penghasil

tekanan (seperti sumur, pompa, atau kompresor). Sistem perpipaan mulai dari block valve ataucontrol valve yang pertama tadi sampai dengan PSV di upstream-nya atau sumber penghasil

tekanannya, harus di desain pada pressure rating PSV atau pada tekanan maksimum dari sumber

penghasil tekanan tersebut, jika tidak ada PSV. Hal tersebut juga berlaku untuk setiappercabangan pipa.



Gambar 4.7 dan 4.8 sampai gambar selanjutnya menggunakan asumsi bahwa material yang

digunakan adalah besi karbon kelas 1.1 dengan temperatur operasi maksimum 1500F.

Sekarang perhatikan gambar 4.7 kembali. Untuk sistem perpipaan di HP dan Test Separator,

maka jika ditelusuri, akan ditemui valve-valve dari sumur #1 dan sumur #2, yaitu valve 1, 3, 2,

dan 4. Lalu diasumsikan valve-valve tersebut tertutup tetapi passing. Desain pressure rating

perpipaan sampai dengan valve-valve tersebut akan mengikuti setting PSV-PSV di HP atau TestSeparator, yaitu 1480 psig atau berarti setara dengan ANSI 600.

Mulai dari valve-valve 1, 3, 2, 4, maka ditelusuri kembali ke upstreamnya sampai menemukanvalve-valve 5 dan 6. Lalu diasumsikan valve-valve ini tertutup (tetapi passing). Maka desain

pressure rating mulai dari valve-valve 1, 3, 2, dan 4 plus perpipaannya sampai ke valve 5 dan 6

haruslah sanggup menahan tekanan maksimum yang mungkin terjadi, dengan asumsi valve 5 dan6 pasti passing meskipun tertutup.

Tekanan maksimum yang mungkin terjadi dalam hal ini adalah Shut in Tubing pressure (SITP)dari masing-masing sumur #1 dan #2. Sehingga valve-valve (1 dan 2) dan perpipaannya di

flowline sumur #1, desain pressure ratingya mengikuti SITP sumur #1, yaitu 5000 psig, sehingga

desainnya adalah API 5000. Untuk valve-valve (3 dan 4) dan perpipaannya di flowline sumur #2,

desain pressure ratingnya akan mengikuti SITP sumur #2, yaitu API 2000.

Untuk pressure rating valve-valve 5 dan 6 sampai sistem perpipaan menuju upstreamnya, yaitu

kepala sumur, harusnya sudah jelas, yaitu API 5000 dan API 2000, masing-masing untuk sumur#1 dan #2.

Bagaimana dengan valve-valve 7 dan 8 ?. Karena valve-valve ini berhubungan dengan sistemseparator LP di downstreamnya, maka penelusuran dimulai dari Separator LP.

Mulai dari PSV di LP Separator menuju upstreamnya, maka akan ditemui valve 7 di flowlinesumur #1 dan valve 8 di flowline sumur #2. Desain pressure rating perpipaan mulai dari separator

LP tersebut sampai dengan valve-valve tersebut, akan mengikuti setting PSV dari LP separator

tersebut, yaitu 230 psig, atau cukup jika menggunakan ANSI 150.

Untuk valve 7, jika valve 1 dan 2 serta valve 7 tertutup, maka tekanan tertinggi yang mungkin

terjadi tentunya adalah SITP sumur #1, yaitu 5000 psi, sehingga pressure rating untuk valve 7

berikut perpipaan disekitarnya menuju upstream dan bertemu dengan flowline sumur #1 haruslahAPI 5000.

Untuk valve 8 dan perpipaannya, dengan penjelasan yang sama, desain pressure ratingnya akanmengikuti API 2000.

Mulai dari PSV di LP Separator menuju perpipaan keluaran cairan di HP Separator, hingga

bertemu dengan check valve 9, maka sistem perpipaannya adalah setara dengan setting PSV dariLP separator, yaitu 230 psig, atau cukup jika menggunakan ANSI 150.

Mulai dari check valve 9, valve 10, control valve 11, dan valve 12, yang kesemuanyadiasumsikan passing jika pada kondisi tertutup serta check valve yang diasumsikan tidak bekerja

(close), maka tekanan tertinggi yang mungkin terjadi pada system tersebut adalah sama dengan

setting PSV dari HP separator, yaitu 1480 psig atau setara dengan ANSI 600.



Dengan analogi yang sama, jelaslah sudah kelas ANSI perpipaan untuk valve-valve (13, 14, 15,

dan 16) di sistem perpipaan keluaran cairan di Test Separator, yaitu ANSI 600.

Perhatikan bahwa untuk setiap valve, maka spec break akan terjadi di perpipaannya dan bukan di

flange valve tersebut, karena untuk setiap valve dengan pressure rating tertentu, maka jenis

flange-nya sudah standard. Kalaupun ada yang bisa dipertukarkan dengan pressure rating yanglebih rendah, adalah sangat dilarang untuk melakukannya dengan alasan apapun, karena sangat

berbahaya.

API 5000 ANSI 600

API 5000 ANSI 600

Jika sudah mengerti bagaimana merancang spec break di gambar 4.7, marilah kita menganalisagambar 4.8. Di P&ID yang tertampilkan di gambar 4.8, penambahan satu valve di upstream LP

separator akan berpengaruh banyak terhadap perancangan spec break untuk sistem perpipaan di

upstream-nya.

Jika valve A di upstream LP Separator tertutup/ditutup, valve 1, 2, 3, dan 4 tertutup/ditutup,

maka tekanan maksimum yang mungkin terjadi jika ditelusuri sampai ke LP manifold akan setaradengan SITP sumur #1, yaitu API 5000. Maka semua valve, termasuk valve A, perpipaan LP

beserta manifoldnya haruslah mempunyai rating API 5000.

Dengan konfigurasi demikian, maka kemungkinan sistem tekanan sumur #1 dan #2 menjaditerhubung adalah sangat mungkin, yang mana mengakibatkan tekanan tertinggi di sistem flowine

sumur #2 menjadi lebih tinggi dari SITP sumur #2, yaitu setara SITP sumur #1. Maka, pressure

rating untuk sistem perpipaan flowline #2 termasuk valve-valve-nya (valve 3, 4, 6, dan 8)haruslah setara dengan API 5000.

Penjelasan di atas sepintas terlihat berlebihan jika menganut prinsip HAZOP yang terkenaldengan “No double Jeopardies”, akan tetapi sebenarnya tidak, karena jika ingin mengalirkan



fluida dari sumur #1 dan #2 langsung menuju LP Separator, maka kondisi valve-valve tersebut

haruslah sedemikian rupa.

Dengan analogi yang sama, harusnya sudah jelas kenapa valve-valve di pipa keluaran cairan HP

Separator (9, 10, 11, dan 12) serta valve-valve di pipa keluaran cairan Test Separator (13, 14, 15,

dan 16) mempunyai pressure rating setara API 5000.



Gambar 4.9 Perubahan Spec Break dengan Memasukkan Prinsip Lock Close.

Menurut anda, apakah spec break sistem ini aman untuk dioperasikan (LC adalah Lock Close)?



Gambar 4.10 Perubahan Spec Break dengan Memasukkan Prinsip Lock Open

Menurut anda, apakah spec break sistem ini aman untuk dioperasikan (LO adalah Lock Open)?



Sambil berpikir manakah yang direkomendasikan dari gambar 4.9 dan 4.10 tersebut, perhatikan gambar 4.1

Gambar 4.11 Perubahan Spec Break dengan Pemasangan PSV



34

Bagi para engineer, process atau operation/field engineer, jika merasa sudah paham dengan

konsep perancangan specs break, periksalah pengetahuan anda dengan mengerjakan soal-soal

berikut.

Tentukanlah specs break untuk masing-masing sistem berikut ini. Ingatlah, bahwa specs break

yang akan anda rancang ini haruslah dapat diterima secara engineering dan cost wise dengan

tetap mengedepankan safety.

Jika anda adalah piping engineer, tebaklah apa yang salah dari gambar manifold nya ! (Ini juga

terlihat pada semua gambar di P&ID sebelumnya).

Catatan: Desain wellhead selalu mengikuti API.



36

Soal A



37

Soal B



38

Soal C



39

Soal D



40

Beberapa Contoh Spec Break Unit Operasi

Gambar 4.12 Contoh Spec Break di Sistem Kompresor Sentrifugal



41

Gambar 4.13 Contoh Spec Break di Sistem Pompa Sentrifugal

#$%&%'()*

*%+#

,-

-.



42

PSV

Pressure Safety Valve mempunyai spec break di PSV-nya sendiri. Dengan demikian, dibutuhkan kecermataprinciple di daerah sekitar PSV tersebut.

Perhatikan gambar-gambar berikut dan bandingkan!

Gambar 4.14 Prinsip LO/LC di daerah sekitar PSV

"

/0!

/0

120!

Jika diperhatikan, gambar yang kanan mempunyai kesalahan mendasar karena untuk PSV spare-nya, isol

block valve-nya dilakukan di downstream PSV. Mengingat PSV bisa saja passing, maka aplikasi gmenyebabkan overpressure.

Untuk aplikasi penambahan Restrictive Orifice (RO) di PSV, maka harus ditempatkan di upstream PSV damenghindari masalah overpressure juga.



43

Untuk kedua gambar PSV di bawah ini, menurut anda, manakah yang diperbolehkan?

Gambar 4.15 Prinsip LO/LC di daerah sekitar PSV - Pertanyaan

Gambar yang sebelah kiri harusnya bisa dijawab dengan membaca kembali tulisan di halaman-halaman sebe

kanan, sebelum dapat menjawabnya, nampaknya anda harus mengerti dahulu bagaimana konsep perancanga



44

Selamat!!

Jika anda sudah membaca sampai di halaman ini, dan secara umum mengerti isinya, sayamemperkirakan bahwa anda sudah mencapai setengah dari perjalanan dalam rangkaian tulisan

saya mengenai Cara Mengkaji P&ID. Di setengah perjalanan sisanya, akan ditemui lots of fun,

karena sudah mulai menguak isi P&ID secara umum. Di sana, akan dibahas tentang pengenalan

dan konsep perancangan PSV, shutdown system instrumented-based, overpressure protection,serta sistem pembuangan fluida.

Salus Populi Est Lex Suprema

People’s Safety is The Highest Law

Vivat Process Engineering!

Referensi:

1. Pengalaman pribadi komissioning 1 x 250 MMscfd RR compressor di Nilam Plant, Vico

Indonesia.2. Cacat Bawaan PSV fire, Cahyo Hardo, tulisan di Milis Migas Indonesia.

3. AGX Platform Piping Specification, Premier Oil Natuna Sea B.V.

4. Vico Engineering Standard (VES) – Piping Specification.5. Surface Production Operation volume 1 dan 2, Maurice Stewart PhD, PE, Ken Arnold PE.

6. API RP 14E, Recommended Practice for Analysis, Design, Installation, and Testing of Basic

Surface Safety Systems for Offshore Production Platforms.7. API RP 14J, Recommended Practice for Design and Hazard Analysis for Offshore

Production Facilities.

8. Piping and Pipeline System Course, Maurice Stewart PhD.



Filename: 12 Cara Mengkaji P&ID - Safety #2

Directory: D:\personal\milis migas\articles\12 Cara Mengkaji P&ID -Safety #2

Template: C:\Documents and Settings\arief\Application

Data\Microsoft\Templates\Normal.dot

Title: KBK ProsesSubject: Cara Mengkaji P&ID - Safety#2

Author: Cahyo Hardo PriyoasmoroKeywords: P&ID

Comments: http://groups.yahoo.com/group/Migas_Indonesia

http://www.migas-indonesia.comhttp://www.migas-indonesia.net

Creation Date: 2/24/2007 9:57 PM

Change Number: 23

Last Saved On: 2/28/2007 10:10 AMLast Saved By: DSI

Total Editing Time: 113 MinutesLast Printed On: 2/28/2007 10:51 AMAs of Last Complete Printing

Number of Pages: 44

Number of Words: 5,144 (approx.)Number of Characters: 29,324 (approx.)